在四维空间可以看到人的一生?(图)


已经有相当数量的科学家宣称自己已经证明了四维空间的存在
已经有相当数量的科学家宣称自己已经证明了四维空间的存在。(示意图/图片来源:AdobeStock)

已经有相当数量的科学家宣称自己已经证明了四维空间的存在,至于是真是假,是博取名头的噱头还是有理有据的推理,那就要看我们的判断了。

人进入四维空间会经历怎样的情景

四维空间的概述为“一个时间的概念”,看上去可望不可及,与我们的接触似乎只存在于科幻小说中,但如果四维空间已经被证实了,距离我们并不遥远呢?

这位德国科学家名为伯恩哈德.黎曼,就四维空间的讨论,他曾于1850年左右发表过一篇在当时极具有前瞻性的文章《论几何基础假说》。

我们人类生活在三维的空间里,所谓的三维空间就是我们日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间,是我们看得见感受得到的空间,但随着社会的发展,在十九世纪,他证实四维空间是真实存在的。

他曾在数学分析和微分几何上做出了不少贡献,甚至给爱因斯坦的“广义相对论”提供了数学基础。他研究的微分几何,并在此基础上建立了黎曼空间概念,包含把欧式几何、菲欧几何纳入自己的体系中,从而证明了四维空间是真实存在的。与三维空间不同,四维空间指的是标准欧几里得空间,可以拓展到N维。这在数学公式推理推导中很容易实现,但现实很难对应和想像。

而四维空间在三维空间的基础上加上了一个时间维度,联系值是速度,与x,y,z的性质相同。然而,四维空间并不是标准的欧几里得空间,因为时间的本质,是用来描述物体运动的快慢。不过,人类目前无法适应四维空间。人的眼睛能看到二维,二维生物看对方只有一条线,人的眼睛看到的是两个二维的投影,经大脑处理形成的一个整体视觉。人类作为三维物体,可以理解四维空间,但无法认识以及存在于其中。

不过有人设想,如果人们有一天真的能闯入四维世界,那么第一件事要做的就是适应那里的规则,毕竟四维跟三维千差万别,其想像空间无限大,甚至有科学家认为在四维空间的人将不再受限于过去、现在跟未来,因为那里的全部事物都已经同步了。故此,人在那里掌握了诀窍后,能翻阅任何事物的过去、现在跟未来,就像翻书一样。

甚至在进入后可以直接看到人的一生,能像看回放一样看一个人的过去跟心中所想。还有人或许能在四维空间获得一些所谓的“法术”,像穿越物体,瞬间移动到千里之外。当然这一切也只是科学家们的猜想。目前的四维空间的概念也能用研究几何的方法来探究,有的学者用代数方式解答了几何概念,因此可以用研究几何的方法去证实四维空间以及N维空间。

在当时,人们对于近代物理的认知都非常模糊,何况是四维空间这一在今天都没有解决的问题?这篇文章极大的开拓了当时科学家的思考范围,当然,这对于当时的科学家而言可能并不是一件好事,因为对于我们所处的三维世界的研究,在当时都在艰难的进行中,而跳脱出三维的视野,去研究更高维度的空间,无疑是挑战性十足。

但我们永远都无法低估人类的创造力,随着科技的发展,四维模型的框架逐渐完善,现如今,已经有了一套关于四维空间的相对完善理论。其中最重要的,就是“多维度空间”理论,在该理论当中,我们的宇宙被划成十一个维度的空间,而人类,处于在低维度当中。正如动画中的人无法感知到人类的存在,人类也无法观察更高维度。这种设定是不是很眼熟呢?

其中一名主角瑞克被设定为能够感知人类维度的存在,知晓自己是动画人物的角色,他因此极度悲伤。如果我们也是更高维度生物眼中的“动画”,那又是一幅怎样的情景呢。爱因斯坦的理论表明,没错,我们的世界就是由更高维度的建立的。

更高维度生命的存在形式

正如我们可以瞬间撕裂纸张上的小人,如果高维度生物存在,他们杀死我们也应当十分简单,对于我们来说,他们(或者应当称之为祂们)是犹如克苏鲁神话当中时空支配者一般,是全知全能的。我们无法想像他们的样貌、生活方式,但他们最有可能的存在方式是没有实体的,因为凡是有实体就会受到时间、空间的限制,而四维空间中理论上是不存在这些的。

有人推测四维空间以量子态存在,因此能够跳脱时空的限制。这个观点正确与否自然是我们无法印证的,如果按着这条思路走下去,那么人类进入四维空间,必将会抛却了自己的肉体甚至是思想,成为量子态存在于宇宙之中,这样确实是实现了永生。

在电影《星际穿越》中,男主意外闯入了五维空间中,他在一个空间中看着日夜思念自己的女儿渐渐长大。当然,我们也可以做出一些乐观的猜想。

比如现如今很多网络小说中使用的设定——人类的思维进入虚拟空间,在那个空间之中,可以借助计算机实现“全知全能”,并且也做到了超脱时空,如果那一天真的到来,我们对于四维空间的认知肯定能够更近一步。现在很多影视中的人物在突破“次元壁”,与现实中的人互动,我们也渴望着能够突破极限,与我们未曾接触过的存在会面。

说了这么多,其实都是我们想像之中的四维空间,而我们现如今真正研究的方向,可能与我们所想像的有所不同。

研究中的四维空间

涉及到四维空间最多的学科是数学,就像我们学习一维的点、二维的线和面是在数学书中一样。虽然大部分的数学教科书不会包涵有关四维的内容,但在数学上研究四维空间却是由来已久,并且有着诸多理论。

最早的时候,达朗贝尔在《百科全书》关于维数的条目中提议把时间想像为第四维。现在的理论中,四维与时间有关联性,但并不等同于时间或空间。

麦比乌斯在后来的《重心的计算》中毕竟简明的提示出了四维空间的特点,即在四维空间中,三维的物体是可以重叠的。但是他后来又自行推翻了此说法,他觉得叠合的三维物体实在太难以想像。

直到后来,数学这一学科摆脱了现实世界的束缚,走向了理论研究的阶段,四维空间的研究才取得了进展。1844年格拉斯曼在四元数的启发下,作了更大的推广,发表《线性扩张》,1862年又将其修订为《扩张论》。他第一次涉及一般的N维几何的概念,他在1848年的一篇文章中说:“我的扩张的演算建立了空间理论的抽象基础,即它脱离了一切空间的直观,成为一个纯粹的数学的科学,只是在对(物理)空间作特殊应用时才构成几何学。”但在当时,为此争吵的科学家并不在少数。直到5年之后,这个理论才逐渐被数学界所接受。

四维空间的理论的存在无疑使人类对于宇宙有了更多元的理解,在文化、科技争相迸发出璀璨光芒的现在,四维空间给人类带来的不仅仅是多于想像的满足,更是对广袤未来的向往。

人类作为智慧生物,对于未知世界的渴求和探索一刻也未曾停止,虽然在茫茫宇宙之中,人类可能连一粒沙粒都算不上,但只要对于未来、对于未知的无限渴求的心存在,人类总有一天寻得宇宙的奥秘,一览这个美丽神秘世界的全貌。

责任编辑:岳尔

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